基于D类功放的音频放大器设计

论文摘要

近年来,随着MP3、PDA、手机、笔记本电脑、车载音响等便携式多媒体的普及, D类功放以效率高、体积小等优势,比传统的线性功放更受人们的青睐,具有十分重要的应用价值和市场前景。本文在对传统的音频放大器进行分析的基础上,改进了电路结构,设计了一种基于D类功放的高效率、低失真、免输出滤波器的音频放大器。采用的主要方法如下:引入死区时间控制电路,减少了开关管电流贯通引起的功耗;采用双路反宽调制技术,降低了静态电流;采用了二阶反馈环路,减小了非线性失真同时提高了电源抑制能力;引入Σ-Δ噪声整形技术,降低了带内噪声;利用扬声器自身的寄生电感构建低通滤波器,减少了系统体积;采用全差分电路结构,提高了系统的抗共模干扰能力。此外,输入级采用低噪声放大器,降低了输入参考噪声;引入可编程可变增益放大器,使音量调节准确方便。在电路设计中,采用了Matlab行为级建模以及Verilog-A模型与晶体管级电路混合仿真的方法,缩短了电路的优化时间,提高了设计效率。设计采用VISMX3n5 CMOS工艺,在Cadence中的仿真结果表明:在输出级采用5V电源电压、负载为8Ω的情况下,该音频放大器的输入参考噪声≤60nv/√Hz, THD≤0.02%,最大不失真输出功率为1W,效率≥85%,音量在±32dB范围内2dB步进可调,增益误差小于0.4dB。

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Abstract

第一章绪论

1.1 课题的研究背景

1.2 论文的主要工作及章节安排

第二章音频放大器系统设计

2.1 前置放大器

2.1.1 电路架构

2.1.2 VGA 方案论证

2.1.3 VGA 行为建模

2.2 D 类功放

2.2.1 工作原理

2.2.2 关键性能分析

2.2.3 方案论证

2.2.4 行为建模

2.3 本章小结

第三章音频放大器电路设计

3.1 前置放大器设计

3.1.1 低噪声放大器

3.1.2 可编程可变增益放大器

3.2 D 类功放设计

3.2.1 三角波发生器

3.2.2 高速比较器

3.2.3 输出级电路

3.2.4 死区时间控制电路

3.3 保护电路设计

3.3.1 过温保护

3.3.2 过流保护

3.4 本章小结

第四章音频放大器系统仿真

4.1 系统结构

4.2 系统仿真

4.3 本章小结

结论

参考文献

攻读硕士学位期间取得的研究成果

致谢

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标签：类功放论文; 噪声整形论文; 行为建模论文;

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